整个海战已经开始，坐镇第一战斗分队旗舰“北京号”的黄海舰队中将指挥官黄海涛自然不会让自己休闲下來，黄海舰队第一分舰队配备有6艘14000吨黄河级战列舰，虽然黄河级是远东海军第一代战列舰，可是无论是从火力还是航速，还是可以和沙俄海军联合舰队的战列舰，打个平手，于是黄海涛当机立断命令“哈尔滨号”、“沈阳号”、“长春号”三艘战列舰与“石家庄号”、“呼和浩特号”、“乌鲁木齐号”组成两把尖刀，而他坐镇的“北京号”毫不犹豫的升起了帅旗。
海战中帅旗自然就是代表，整个舰队灵魂人物所处的位置，但同样也是敌人主要攻击的目标，所以，在“北京号”升起帅旗以后，沙俄海军联合舰队第一分舰队和第三分舰队，前來包抄黄海舰队第一舰队。
沙俄海军联合舰队第一、三两支分舰队，分别有两艘21000吨级中战列舰“亚历山大三世”和“尼古拉一世号”，但黄海涛这步险棋目标并不是这两艘旗舰，而是沙俄海军第三分队的四艘老式13000吨级铁甲战列舰，“海军上将乌沙科夫号”、“海军上将谢尼亚文号”、“海军上将阿普拉克辛号”、“海军上将阿芙乐尔号”。
6艘黄河级战列舰“哈尔滨号”、“沈阳号”、“长春号”、“石家庄号”、“呼和浩特号”、“乌鲁木齐号”在黄海涛的命令下，组成两把尖刀，分别攻击沙俄海军第三分队的四艘老式战列舰。
黄海涛这样做的目的很明显，他是在给队友们提供机会和时间，但是他同样在冒着随时会牺牲的危险，但他毅然决然选择继续走下去。
果然，在黄海涛亲自指挥的“北京号”以一敌五的过程中，黄海舰队第一分舰队六艘黄河级战列舰，成功包抄沙俄海军第三分队的四艘老式战列舰，持续一个小时的炮战，黄海舰队六艘战舰集中火力轰击，给沙俄海军四艘老式战列舰带去了重创，不久以后，以一敌五的“北京号”最终因为其舰艏吃水线附近被沙俄海军“博罗季诺号”一发穿甲弹击中。
撕开的裂口，导致大量海水的不断涌入，最后“北京号”舰艏开始缓缓下沉，于是黄海涛立即命令“北京号”退出战斗，黄海舰队指挥权移交给各分舰队长，继续跟进之前的作战计划，进行战斗。
海战依然在进行之中，时间一点点來到下午5时30分左右，伴随着沙俄海军联合舰队第三分队的四艘老式战列舰沉沒，远东海军黄海舰队第一分舰队立即转战沙俄海军第一分舰队，在抢救及时的情况下，“北京号”全舰900名官兵全部幸存，但北京号最后沉沒，直至远东地区最后一次海战结束，远东军团才开始打捞“北京号”，但“北京号”从此退出远东海军战斗序列，成为一件艺术品，安置在吊鱼岛供后人参观。
此时，沙俄海军联合舰队，第三分队已经全军覆沒，只有旗舰合并进了第一分舰队，于是在沙俄海军罗日杰斯中将的指挥下，继续与远东黄海舰队战斗，两艘中型战列舰，四艘16000吨级主力铁甲战舰，“苏沃罗夫公爵号”、“博罗季诺号”、“老鹰抓小鸡号”、“奥斯利亚比亚号”。
远东黄海舰队第一分舰队，6艘黄河级战列舰“哈尔滨号”、“沈阳号”、“长春号”、“石家庄号”、“呼和浩特号”、“乌鲁木齐号”此时已经组成一把尖刀，将所有的攻击洒向首个目标“奥斯利亚比亚号”。
五分钟，短短五分钟以后，“奥斯利亚比亚号”就起火下沉，时间悄悄來到下午6时左右，此时沙俄海军联合舰队的败局已定，原本计划攻击海参崴的航道已被远东海军全面封锁，由于双方舰队在烟雾中经常失去接触，航线也变得十分混乱，混战此时已经开始。
6时15分，天色已经开始暗淡，随着远东黄海舰队第五、六战队从歼灭沙俄海军补给舰队的战斗中抽出，在加入战斗以后不久，就击沉沙俄海军巡洋舰“斯维特拉娜号”，而另一艘旧式重巡洋舰“顿斯科伊号”，虽然采取顽强地抵抗，可是再被远东黄海舰队6艘驱逐舰的围攻下，只是击伤了其中的两艘（“天门号”、“九华山号”），最后为避免被俘沙俄海军船员自行凿沉。
而沙俄海军“奥列格号”、“阿芙乐尔号”突围不成，最后一直南下，企图逃往菲律宾进入太平洋海域，但却被远东南海舰队俘获。
远东黄海舰队与沙俄海军联合舰队，双方的所有主力战舰在6时15分、6时55分曾两次相遇，但最后都因为沙俄海军联合舰队，多艘战舰受有重创，无法在继续发起有力的攻击，结果又有3艘战列舰相继被远东海军战舰击沉。
时间进行至晚7时左右，最后被远东海军战舰打得千疮百孔的中型战列舰“亚历山大三世号”旗舰，最后沉沒，不到10分钟以后，“博罗季诺号”战列舰的弹药库被远东海军战列舰“天津号”击中，弹药库直接被摧毁，并引起了连续锅炉爆炸，最后当即下沉，全舰仅1人获救。
依然在海上漂浮的沙俄分舰队旗舰“苏沃罗夫公爵号”依然采取炮击还击，最后在沙俄海军驱逐舰“狂暴号”的冒险靠近下，救走了旗舰上所有的伤员，其中包括分舰队司令特文斯基。
7时10分，黄海舰队五艘驱逐舰，“瑞安号”、“乐清号”、“慈溪号”、“宜昌号”、“十堰号”，包围“苏沃罗夫公爵号”战列舰，最终全舰幸存220人余人投降。
时间至晚7时35分左右，远东黄海舰队所有大型战舰开始撤出战场，黄海舰队鱼雷艇和驱逐舰继续发起夜间攻击，至此白天的全部战斗告一段落。
当天夜晚的7时30分至次日凌晨5时，远东黄海舰队23艘驱逐舰、38艘鱼雷艇、22艘攻击潜艇，先后向残余的沙俄海军联合舰队发起鱼雷攻击，因沙俄海军联合舰队的第二分队从來沒有接受过反鱼雷训练，因而第二分舰队全部被击沉。